Baterías de litio-aire con electrolito acuoso

Baterías de litio-aire con electrolito acuoso


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Las baterías de litio-aire son la gran promesa para los vehículos eléctricos pero aun tienen un largo camino que recorrer para llegar a la capacidad teórica que prometen, 11.140 Wh/kg, una energía específica que de alcanzarse superará el valor energético de la propia gasolina.

Por el momento los resultados están lejos de este valor pero no faltan nuevas ideas para ponerla en funcionamiento. Un equipo de la Universidad de Mie, en Japón, está trabajando en baterías de litio-aire con electrolito acuoso que gracias a una protección del ánodo con varias capas pueden llegar a los 300 Wh/kg, lo que duplicaría la capacidad energética de las ion-litio comerciales.
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Como explica Nobuyuki Imanishi, responsable del proyecto, «las baterías de litio-aire son ligeras y ofrecen una gran cantidad de energía eléctrica». Por esta razón «mucha gente espera que algún día sean usadas en vehículos eléctricos.» Sin duda alguna las baterías recargables de litio-aire son la mejor alternativa para los vehículos eléctricos y están atrayendo mucha atención.

El principal argumento para apostar por esta tecnología es que son las únicas que se pueden equipara a la gasolina en densidad energética. Las baterías de litio-aire tienen una energía específica teórica de 11.140 Wh/kg. Es decir, toda la batería de un Nissan Leaf o un Renault Zoe en poco más de 2 kilos de peso.

La principal diferencia entre las baterías de iones de litio y litio-aire, u otras del tipo metal-aire, es que estas últimas reemplazan al cátodo tradicional con aire. Eso hace que las baterías de metal-aire sean más ligeras que las de ion litio, lo que conlleva poder meter más energía en el mismo peso que las baterías comerciales comerciales.
Pero, como no podía ser de otro modo, estas baterías todavía tienen algunos problemas que necesitan ser resueltos. El electrolito utilizado es por lo general un material orgánico. Este tiende a reaccionar con el litio formando Li2O2, que  se deposita en la superficie del cátodo e impide el correcto funcionamiento de la celda.

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Tambien se puede usar un electrolito con base acuosa. La principal diferencia es que el producto de la reacción con el electrolito acuoso es LiOH·H2O, que es es soluble en el electrolito por lo que no se deposita en los electrodos, permitiendo mantener una rápida interacción con el electrodo de aire. Pero el litio puede reaccionar en exceso con el agua y la vida del ánodo se reduce considerablemente.

La estrategia del grupo de la universidad de Mie consiste en proteger el ánodo de litio metálico frente al agua usando una capa protectora. Pero no es tan sencillo. Al añadir esta capa se reduce la interacción del electrolito con el litio aunque como consecuencia se reduce también la potencia de la celda.

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La solución a este problema ha sido una multicapa, constituida por un electrolito polimérico con alta conductividad directamente sobre el litio y un segundo electrolito sólido entre la capa de polímero y la solución acuosa.

Por el momento han conseguido, gracias a esta estructura multicapa, una celda con 300 Wh/kg, el doble de  energía por kilogramo que las pilas de ion-litio comerciales capaz de aguantar 100 ciclos. Estos resultados se han presentado en el 247 National Meeting & Exposition of the American Chemical Society (ACS). Cabe decir que en trabajos anteriores este grupo alcanzó los 779 Wh/kg para baterías de litio-aire con una estrategia muy similar.

Fuente | ACS

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16 comentarios en «Baterías de litio-aire con electrolito acuoso»

    • Si dejan la batería del Leaf en 2Kg, significa que tendría unas 100 veces más capacidad hasta llegar al peso actual. Podría hacer 7500Km reales en autopista con cada carga… en cien cargas… 750.000Km.
      Vale que estamos hablando de máximos teóricos, pero aunque no lleguen ni a la mitad ya es una barbaridad.
      Saludos.

      +1 para el guiño Litocalipse Now.

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    • xDDDDDDDDDDDDDDDDDDD

      Las leyes de la termodinámica discrepan.

      Si nos olvidamos de las baterías solo hay 2 soluciones actualmente, seguir todos con coches de combustión hasta que tengamos que ir por la calle con mascarillas y el cambio climático acabe con nosotros, o producir el doble de la energía necesaria para desaprovecharla en crear hidrógeno… no creo que nos olvidemos de las baterías siendo la única opción lógica hoy en día y con toda una carrera de evolución por delante.

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  1. Luis Gonzalez un poco de cordura…..300wh/kg no son el doble de energia especifica que las actuales celdas de litio en el mercado. Te recuerdo los 250-260wh/kg de las celdas 18650 de Panasonic en comercialización o por poner otro ejemplo los 217wh/kg de mi celda prismatica de mi S3. A día de hoy ya hay muchas celdas de litio con 200wh/kg o incluso superior. Es bueno pensar las cosas antes de escribir una memez sin sentido Luis, tomatelo como quieras me da igual.

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  2. Tú, Claudio, tranquilo.

    Un poco de cordura…, Es bueno pensar las cosas…, escribir una memez sin sentido….., tomatelo como quieras…..

    Primero le insultas, y luego le das la oportunidad de tomárselo como quiera, tú, Claudio

    Escribe en tu blog algún artículo de baterías…. por lo menos de su S3, tú, Claudio

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  3. Las baterías del Leaf son de 144WH/kg, más o menos igual que el Volt, que son los dos eléctricos más vendidos en 2013. La celdas de Panasonic del Model S andan por los 220Wh/kg. Por lo que 300 si es doblar la cifra media del mercado.

    Por cierto ¿qué es tu S3?

    Y un poco de educación en tus respuestas no estaría de más.

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  4. Supongo que S3 = Samsung Galaxy S3, un smartphone vamos, queda muy «cool» escribir abreviaturas que pillas si estás en la onda y tal…

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  5. Lo cierto es que cualquier día nos pueden sorprender con un cambio en las baterías de verdad. Ya no digo los 11kwh/kg que dice el artículo. Aunque no dice nada respecto a la densidad energética. Pero pongamos por caso no sólo los 11 kwh/kg sino por ejemplo empecemos por 1kwh/kg. Podríamos tener autonomías a 120 km/h autopista por encima de 500 km. Sería la sustitución definitiva del térmico. Bueno, como se dice por aquí sería «la ostia». Creo sinceramente que la tecnología «lo que sea – aire» tiene mucho que decir.

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    • El dia que las baterias esten a 1kwh/kg, voy a un desguace, compro el coche que mejor este de chapa, le quito motor, embrague, cambio, le pongo un motor de 150kw y 100kw, y a circular.

      Claro que tendra que ser en Alemania, Reino Unido o EEUU, por que en este pais, a la que cambias una simple pegatina ya te piden homologación y ITV.

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  6. Las baterias metal-aire si que tienen futuro, pero aun son mas bien celdas primarias (sin posibilidad de recarga, o con muy pocos ciclos).

    De todas formas, cambiar uno de los electrodos gastado, por uno nuevo ya recargado, tampoco es ninguna tonteria si hablamos de densidades de carga fuertes (del orden de 2-3 Kwh/Kg), ya que para un viaje largo, te pones un electrodo nuevecito, lo gastas enterito y a la vuelta lo mismo…

    Normalmente de un electrodo de aluminio o de litio oxidados, se puede recuperar el metal puro para hacer uno nuevo, con una simple electrolisis…

    Y el kilo de aluminio esta tirado…

    Sobre las homologaciones, en realidad creo que lo unico que hace falta es la firma de un ingeniero…

    internete
    1234567

    PD: Y los ingenieros normales son baratos… (Los buenos ya son mas caros, pero estos no se dedican a firmar papelitos, sino a inventar e innovar cosas de verdad…)

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